Les interaccions moleculars de l’òvul-espermatozoide: la interacció Juno-Izumo en la fertilització murina

Biologia molecular: La base cel·lular de la fecundació consisteix en la fusió de dos cèl·lules (gàmetes) que donà lloc a una cèl·lula-ou (zigot), a partir de la qual es produirà, per segmentació cel·lular i creixement l’embrió. En el cas dels metazous, la fecundació és anisogàmica (en el sentit que els dos gàmetes que s’uneixen són molt diferents en grandària i estructura). Pròpiament, hom parla d’una fecundació ovogàmica, en el sentit que la fusió consisteix en l’absorció del gàmeta masculí (espermatozoide) per part del gàmete femení (òvul). A efectes pràctics, l’aportació de l’espermatozoide al zigot resultant es redueix a la dotació cromosòmica: la meitat dels cromosomes del zigot procedeixen de l’espermatozoide. En els tetràpodes amniotes, la fecundació és interna, és a dir que té lloc en l’interior de l’aparell reproductiu de la femella. La fecundació implica el reconeixement mutu entre l’òvul i l’espermatozoide, que desencadena la fusió de totes dues cèl·lules (és a dir, l’absorció de part de l’espermatozoide per l’òvul) i la fusió posterior dels dos nuclis cel·lulars (cariogàmia). La base molecular del reconeixement òvul-espermatozoide és objecte d’una recerca intensa, ja que pot fornir dianes moleculars per al desenvolupament d’anticonceptius i de tractament de problemes de fecunditat. Hom no disposa, però, d’una imatge completa d’aquest reconeixement molecular. Le Naour et al. (2000) descrigueren el rol de la proteïna CD9 en òvuls de ratolí per a la fecundació cel·lular. D’altra banda, Inoue et al. (2005) van determinar que la proteïna Izumo1, de la superfamília de les immunoglobulines, present en la membrana d’espermatozoides de ratolí és necessària per a la fusió de l’espermatozoide amb l’òvul. Ratolins defectius per al gen corresponent (Izumo-/-) presentaven esterilitat masculina: tot i produir espermatozoides normals, capaços de penetrar en la zona pellucida de l’òvul, no s’hi podien fusionar. Inoue et al. també comprovaren el rol d’Izumo1 en espermatozoides humans. Però, per exemple, hom no havia aclarit quin és el ligand d’Izumo1 en la membrana de l’òvul. Enrica Bianchi, Brendan Doe, David Goulding i Gavin J. Wright, del Wellcome Trust Sanger Institute, proposen a les planes de la revista Science que aquest paper el fa la proteïna Folr4, a la qual rebategen, amb un punt comercial, com a “Juno”, en honor de la dea de la fecunditat.

Electromicrografia d’escaneig que mostra el contacte entre un espermatozoide i un òvul

La recerca de l’Izumo1R

Les interaccions cèl·lula-cèl·lula són mitjançades, en part, per la interacció entre dominis extracel·lulars de proteïnes transmembrana de totes dues cèl·lules. Així doncs, hom esperava que la proteïna Izumo1, present a la membrana de l’espermatozoide, tingui un ligand o receptor en la membrana de l’òvul. Enrica Bianchi i Gavin J. Wright conceberen una estratègia per trobar aquest receptor. En el desenvolupament experimental comptaren amb el suport de Brendan Doe en la tècnica d’injecció intracitoplasmàtica d’espermatozoide (ICSI) i el de David Goulding en el microscopi electrònic.

Imatges de microscopia òptica (a dalt i a sota) i de microscopia electrònica de transmissió (en el centre) sobre el rol de la proteïna Juno. La proteïna Juno és identificada en les imatges òptiques a través d’un anticòs marcat amb un cromòfor verd. L’entrada del material genètic de l’espermatozoide a l’òvul és seguida a través del DAPI, un cromòfor blau de forta afinitat amb l’ADN

Els autors empraren la línia cel·lular HEK 293 (derivada de cèl·lules de ronyó embrionari humà, transformades fa 40 anys en el laboratori d’Alex van der Eb) per posar en contacte proteïna Izumo1 amb diferents clons HEK 293 que havien rebut una genoteca de cDNA d’òvul de ratolí. Una genoteca de cDNA reflecteix tots els gens expressats en un teixit. Els clons que interactuaven positivament amb Izumo1 foren estudiats. Un d’aquests clons, identificat com a B2, havia incorporat el gen Folr4, identificat originàriament per Spiegelstein et al. (2000) com un gen de receptor de folat (la vitamina B9).

La proteïna Folr4 o Juno

Amb tota una sèrie d’experiments, Bianchi et al. confirmen que la proteïna Folr4 fa efectivament de receptor de la proteïna Izumo1 en la interacció espermatozoide-òvul en ratolins. També comproven que aquesta interacció és present en diverses espècies de mamífers, inclosa la humana. Encara que la tendència actual és la d’acceptar les denominacions prèvies de les proteïnes i la d’estalviar sinònims, Bianchi et al. s’estimen més rebatejar la proteïna Folr4 com a “Juno”, en honor de la màxima dea romana, associada a la fecunditat i maternitat.

En humans, aquest gen rep les denominacions de FOLR4 i de Folbp3. La proteïna corresponent apareix en l’entrada A6ND01 de la base de dades Uniprot.

Ratolins Juno-/- mostren infertilitat femenina. Els òvuls deficients en la proteïna Juno, d’altra banda, no poden fusionar-se amb espermatozoides. Això rebla el caràcter essencial de la interacció Izumo1-Juno.

Després de produir-se la fecundació, l’expressió de Juno en la membrana de l’òvul decau ràpidament i es fa indetectable als 40 minuts. Bianchi et al. consideren que aquest és un mecanisme que contribueix a la prevenció de la polispèrmia (l’entrada de més d’un nucli cel·lular espermàtic en l’òvul).

No hi ha pas dubte que la interacció òvul-espermatozoide va molt més enllà de la interacció Juno-Izumo1. Pendent queda de trobar el lligand de CD9 en la membrana de l’espermatozoide, així com entendre la relació entre les diferents interaccions membrana-membrana i els diferents processos associats a la fecundació fins arribar a la cariogàmia i l’inici de la primera divisió cel·lular del zigot.

Aquesta entrada ha esta publicada en 3. La Vida. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir el correu brossa. Aprendre com la informació del vostre comentari és processada